硅/石墨烯/碳复合材料的制备及其储锂性能研究

通过氧化、PDDA-PSS-PDDA改性、包覆石墨烯、复合对苯二胺、800℃碳化,从而制得硅/石墨烯/碳复合材料,并对其形貌及性能进行了研究。结果表明,石墨烯含量为200mL时,制备的复合材料作为锂离子电池负极材料表现出良好的电化学性能,首次可逆充电比容量为957.2mAh/g,循环100次后,比容量可稳定在761.0mAh/g。     

炭涂层硅/石墨烯纳米复合材料的制备及其储锂性能

石墨烯、柠檬酸和硅纳米颗粒的乙醇混合物经超声分散、乙醇挥发和热处理(800℃1h)制备出炭涂层硅/石墨烯(Si@C/G)纳米复合材料。透射电镜表明,Si纳米颗粒的表面形成了一层厚度约为2nm的均匀炭涂层,石墨烯片层支撑着Si@C纳米粒子,且两者具有较强的相互作用。作为锂离子电池负极材料,Si@C/G电极具有较高的库仑效率,在500 mA·g-1的电流密度下,100卷循环后比容量为1431mAh·g-1,表现出优越的循环稳定性。Si@C/G优异的电化学性能归因于石墨烯片层的高导热率、高导电率和优良的机械柔韧性。     

碳包覆的磷/石墨烯复合材料的制备及其储锂性能研究

以纳米黑磷和氧化石墨烯为原料,通过高温热处理的方法合成了碳包覆的磷/石墨烯复合材料,通过XRD、Raman、FT-IR、XPS及SEM对该复合材料进行表征。电化学性能测试表明,在100mA/g的电流密度下,制备的复合材料首次充电比容量为530mAh/g,循环50次后比容量仍然保持在492mAh/g,容量保持率为92.8%,表现出优异的电化学性能。     

三维石墨烯纳米球的制备及其在锂离子电池中的应用

采用直流电弧放电法制备出一种三维石墨烯纳米球材料。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、拉曼光谱和X射线衍射光谱(XRD)等测试方法对三维石墨烯纳米球的形貌和结构进行了表征和研究。通过交流阻抗(EIS)、恒流充放电和循环稳定性测试等电化学测试手段来研究三维石墨烯纳米球作为锂离子电池负极材料的电化学性能。结果表明, 在电流密度为0.05 A/g下, 三维石墨烯纳米球作为锂离子电池负极材料的首次放电容量为485.9 mAh/g, 高于炭黑作负极的放电容量(401 mAh/g); 当电流密度为1 A/g时, 三维石墨烯纳米球负极材料仍然具有185.4 mAh/g的放电容量。在电流密度分别为0.5 A/g和2.5 A/g下, 充放电循环100次以后, 三维石墨烯纳米球的比容量几乎没有衰减, 这表明三维石墨烯纳米球作为锂离子电池的负极材料比炭黑具有更大的容量, 同时具有优异的循环稳定性。     

氧化铜/石墨烯的制备及其电化学性能

以膨胀石墨微粉为原料,采用氧化法制备了氧化石墨烯。并以此氧化石墨烯为前驱体,制备了具有"三明治"结构的氧化铜/石墨烯复合材料,采用原子力显微镜、X射线衍射仪、扫描和透射电子显微镜等分析方法对氧化石墨烯及氧化铜/石墨烯复合材料进行了表征。结果表明,氧化铜可有效地阻止石墨烯的团聚,同时石墨烯构成的三维导电网络加快了电子的迁移,并为氧化铜的体积膨胀收缩预留了足够的空间。与纯氧化铜和石墨烯相比,氧化铜/石墨烯复合材料作为锂离子负极材料的可逆容量和循环稳定性均有明显提升,首次可逆容量可以达到748.3 mAh.g-1,50次循环后保持率为81.3%。     

SnO2/石墨烯锂离子电池负极材料的制备及其电化学行为研究

以氧化石墨和氯化亚锡为原料,采用原位合成法制得SnO2/石墨烯纳米复合材料。该方法不需外加还原剂,也避免了SnO2纳米粒子和石墨烯在机械混合过程中的团聚问题。XRD和TEM等的分析结果表明,纳米SnO2颗粒都均匀地分散在石墨烯表面,其中纳米SnO2的粒径和石墨烯的厚度分别为3~6 nm和1.5~2.0 nm。电化学测试结果表明:在200 mA/g电流密度下循环100次后,SnO2/石墨烯负极材料的嵌锂容量可稳定在552 mAh/g,容量保持率比单纯纳米SnO2提高了4.4倍;在40、400、800 mA/g的电流密度下,SnO2/石墨烯负极材料的放电容量可分别保持在724.5、426.0、241.3 mAh/g,表现出较好的倍率性能,该结果归因于石墨烯良好的导电性及其二维纳米结构。     

四氧化三铁/石墨烯纳米复合材料的静电自组装制备及储锂性能

采用一种简单便捷的溶胶静电自组装技术,经高温煅烧还原制得四氧化三铁/还原氧化石墨烯纳米复合材料( FGCM).经X射线衍射技术(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、热重分析技术(TGA)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、拉曼(Raman)光谱、X射线光电子谱(XPS)及N2 吸附-脱附实验等方法对复合材料的结构、组成及形貌进行了表征.结果显示,粒径约7 nm的球状Fe3 O4 颗粒均匀紧密地分散在还原氧化石墨烯( rGO)褶皱状表面,从而有效地避免了Fe3 O4 颗粒的团聚.将制备的FGCM作为锂离子电池负极材料研究其锂电性能,由于Fe3 O4 和rGO两组分之间的协同效应,在100 mA·g-1的充放电流密度下,其首次放电比容量高达1 405 mAh·g-1 ,经100次充放电循环后其放电比容量仍高达663 mAh·g-1 .此外,复合材料亦呈现持久的循环稳定性与优异的倍率性能.研究表明,FGCM是一种集石墨烯和四氧化三铁的优点于一体的优良的锂离子电池负极材料.     

石墨烯/纳米TiO2复合材料的制备及其光催化性能

以氧化石墨烯（GO）和钛酸四丁酯（Ti（OBu）₄）作为初始反应物,采用乙醇溶剂热法合成了石墨烯/纳米TiO₂复合材料,并利用XRD、FE-SEM、TEM、RAMAN和XPS等手段对石墨烯/纳米TiO₂复合材料的晶体结构、形貌及元素形态等性质进行了表征,同时将复合材料应用于光催化降解甲基橙溶液,进行光催化性能评价。结果表明：Ti（OBu）₄在乙醇溶剂中通过化学静电引力吸附到GO表面,经过溶剂热反应,GO被还原成石墨烯的同时,石墨烯的表面负载生长锐钛矿TiO₂颗粒。随着溶剂热反应时间的延长,GO表面的活性基团减少,还原更加彻底,同时TiO₂晶粒有一定的增大趋势;与纯TiO₂相比,石墨烯/纳米TiO₂复合材料光催化活性明显提高,石墨烯含量对复合材料的光催化活性有直接的影响。     

二氧化锰—石墨烯复合电极材料的制备与表征

利用水热法制备MnO_2和MnO_2-石墨烯(GNs)复合材料,并分别作为锂离子电池的负极材料,进行XRD、SEM、恒电流充放电(GC)、循环伏安(CV)和交流阻抗(EIS)等测试。结果表明,制备的MnO_2为β-MnO_2,长度为1~2μm,宽度小于200 nm的纳米棒。β-MnO_2-GNs复合材料在0.1 C的电流密度下循环60次的放电比容量为659.8 m A·h/g,放电容量保持率为46.4%,在5C电流密度下,放电比容量保持在418 m A·h/g。     

固相剪切磨盘碾磨法制备四氧化三铁/氮掺杂石墨烯复合材料及其在锂离子电池中的应用

固相剪切磨盘碾磨法是一种基于全固相反应、不同于传统球磨方法制备微纳米基功能复合材料的新方法。本文以石墨和纳米四氧化三铁为原料,三聚氰胺为氮掺杂剂,采用固相剪切磨盘碾磨法,成功制备了四氧化三铁/氮掺杂石墨烯复合材料(Fe₃O₄/N-G)。通过X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(RM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、比表面积(BET)测试和电化学测试对样品结构、形貌和电化学性能进行表征。测试结果显示:该方法能够在将石墨剥离成少数层石墨烯的同时,实现石墨烯的氮掺杂以及与Fe₃O₄的均匀复合,最终制得Fe₃O₄/N-G复合材料;将该复合材料作为锂离子电池负极材料,表现出优异的循环稳定性,在100 mA·g-1的电流密度下经过100次循环后,Fe₃O₄/N-G可逆比容量保持在869 mAh·g-1,远高于纯Fe₃O₄的78 mAh·g-1。该方法为制备石墨烯基复合电极材料提供了绿色环保、简便易行的新方法。     

Co3O4-Sn复合材料对锂离子电池性能的影响

锂电子电池的性能与电池负极材料密切相关,研究了锡掺杂氧化钴复合材料的水热合成及锡掺杂量对Co₃O₄-Sn复合材料的形貌、结构及电池性能的影响。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等测试手段对材料进行表征。结果表明,Sn在导电基底Ti箔上以无定形态存在,且均匀分布在材料内部。同时,随着锡掺杂量的增加,会在材料表面生长一层小片状或颗粒。电化学性能测试结果表明:锡的引入可以改善锂离子电池的电化学性能,当锡掺杂量过多或过少时,都会使得电池性能下降。而且原始掺杂比例Co与Sn为1∶0.4时,电池性能最好。     

石墨烯/CuO锂离子电池负极材料的研究进展

石墨烯作为一种锂离子电池负极材料表现出优异的电化学性能,但石墨烯在充放电过程中容易团聚,导致其容量衰减特别快。而金属氧化物在充放电过程中体积膨胀大,因此其容量衰减也非常快;另外,金属氧化物的电导率低,导致其倍率性能差。将金属氧化物与石墨烯复合,两者性能互补,石墨烯可提高复合材料的电导率,缓解金属氧化物在充放电过程中的体积效应;金属氧化物可提高复合材料的储锂容量,并能阻止石墨烯在充放电过程中团聚。本文介绍了石墨烯/CuO锂离子电池负极材料的制备方法,分析了石墨烯与氧化铜及其复合材料的储锂机制,展望了石墨烯/CuO锂离子电池负极材料的应用前景,并指出了当前研究中存在的问题。     

用于锂离子电池的高性能SiOx/C/石墨烯复合负极材料

以SiO、丁苯橡胶(SBR)及石墨烯为原料,通过高温歧化、机械球磨、喷雾干燥和高温热解制备电化学性能优异的锂离子电池SiO_x/C/石墨烯复合负极材料。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线能谱仪(EDS)和恒流充放电测试仪对复合材料的物相、颗粒形貌及电化学性能等进行表征。结果表明,热解后的SiO_x/C/石墨烯复合负极材料的首次放电容量为1 807mAh/g,100次循环后,可逆容量高达1 349mAh/g,库伦效率为99.1%,循环稳定性远高于SiO_x/C和SiO_x/C/graphene前驱体,具有良好的倍率性能。     

锂离子电池层状正极材料第一性原理计算新进展

对近几年来第一性原理计算在以LiCoO_2为代表的锂离子电池层状正极材料研究方面的应用进行了综述。主要包括LiCoO_2的结构与电化学性质研究、其他LiMO_2正极材料的研究、掺杂改性和多元材料的研究等方面。较详细地介绍了它们的研究过程,讨论了取得的成果,分析了研究特点。在对上述研究内容进行简要评述的基础上阐述了继续开展相关研究的领域。     

MoS2@GO三维絮状结构的制备及电化学储锂性能

以改良Hummers法制备了氧化石墨烯(GO),通过水热以及热处理制备了MoS_2@GO复合材料,探讨了MoS_2与GO物质的量比对复合材料结构、电化学性能的影响。结果表明,当MoS2与GO的物质的量比为1∶1时,所得复合材料呈现三维絮状结构并具有良好的电化学性能。其作为锂离子电池负极材料,在0.1A/g电流密度下,50次循环后放电比容量仍有879mAh/g,容量基本没有衰减。在2A/g的高电流密度下还能保持530mAh/g,当电流密度从2A/g恢复到0.1A/g,循环容量能恢复到0.1A/g时的水平,表现出优异的倍率性能。     

二次水热法制备鸟巢状TiO2/Co3O4纳米结构及其锂电性能

以TiO_2粉末和NaOH为原料,在机械外力场作用下,采用水热法制备TiO_2纳米线。随后将得到的TiO_2纳米线与六水合硝酸钴(Co(NO_3)_2·6H_2O)和尿素(Urea)共同水热反应制备TiO_2/Co_3O_4纳米结构材料。分别利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电池充放电测试仪和电化学工作站等,对材料的相组成、微观形貌、锂电性能和阻抗性能进行测试。结果表明,TiO_2/Co_3O_4纳米复合材料为鸟巢状结构,其在33.5mA/g电流密度下恒电流充放电的首次放电容量为777mAh/g,充电容量为759mAh/g,100次循环后的可逆容量仍保持在663mAh/g,具有良好的循环稳定性和电化学特性。     

MoN/氮化石墨烯复合物用作锂离子电容器电极材料的研究

以钼酸和氧化石墨烯为原料, 正十二硫醇为还原剂, 水热法反应后, 在氨气气氛中高温氮化处理, 制备出氮化钼/氮化石墨烯(MoN/NGS)复合材料。采用X射线衍射和扫描电子显微镜对材料进行了表征; 采用循环伏安法、恒流充放电和电化学交流阻抗研究了该材料用于锂离子电容器的性能。结果表明, MoN纳米颗粒良好地分散在NGS表面和层间, 在0.05 A/g的电流密度下质量比容量能达到422 F/g; 经过900次充放电循环后, 容量保持率在80%以上。当功率为3000 W/kg时, 能量密度仍保持在32.5 Wh/kg。这归因于复合材料中的NGS提供了有效的导电网络, 并且有效抑制了MoN颗粒的团聚, 复合材料的网络结构更有利于离子的快速传输与扩散。     

自蔓延高温合成锂离子电池正极材料LiCoO2

以四氧化三钴、碳酸锂为原料,尿素为燃料,用自蔓延高温合成法制备层状正极材料LiCoO2,并考察了尿素与钴摩尔比、预制炉温、热处理温度、热处理时间及锂与钴摩尔比等工艺条件对合成产物的结构、微观形貌和电化学性能的影响.结果表明,制备LiCoO2的工艺条件为:锂与钴摩尔比1.05:1.00,尿素与钴摩尔比1:1,预制炉温和热处理800℃、热处理时间2h.所得LiCoO2的放电比容量达155mAh/g,循环10次后容量保持率为95%.